Mit effizienteren HLK-Anlagen (Heizung-Lüftung-Kühlung) können in Gewerbegebäuden die Betriebskosten reduziert werden. Hier verursacht der Energieverbrauch die höchsten Betriebskosten (ca. 30 bis 40 %).
Aufgrund der globalen Erwärmung und der schwindenden Energieressourcen ist die Planung von energieeffizienten Klimaanlagen besonders wichtig. Denn sie haben einen großen Einfluss auf die Betriebskosten des Gebäudes während seines gesamten Nutzungsdauer. Neben der Klimaanlage und ihrer Komponenten haben auch die Gebäudeausrichtung, die Wärmekapazität sowie die Auswahl der Fassadenverglasung, der Baumaterialien, der Lichtschutzvorrichtungen und der Beleuchtung einen Einfluss auf den Energiebedarf.
Eine effiziente Kühlanlage weist die folgenden Eigenschaften auf:
• Ein effizientes Konstruktionskonzept:
Die Auswahl eines geeigneten Konstruktionskonzepts, das auf sich ändernde Betriebsbedingungen reagiert, ist für eine hohe Effizienz entscheidend. Pumpenanlagen mit variablem Durchfluss für große Anwendungen und die Auswahl der Anzahl, des Typs und der Konfiguration von Kühlern in Abhängigkeit des erwarteten Lastprofils sind weitere Faktoren, die sich auf eine effiziente Konstruktion auswirken.
• Effiziente Komponenten:
Bei der Auswahl der Kühler, Pumpen, Lüfter und Motoren sollte nicht nur die Effizienz der einzelnen Komponenten, sondern die der ganzen Anlage eine Rolle spielen. Berücksichtigen Sie auch Energiesparmotoren, Pumpen mit hohem Wirkungsgrad bei den ausgelegten Betriebsbedingungen und Kühler, die sowohl bei Voll- als auch bei Teillasten effizient arbeiten.
• Ordnungsgemäße Installation, Inbetriebnahme und Betrieb:
Eine Kühlanlage, die die oben genannten Kriterien erfüllt, kann immer noch viel Energie verschwenden und im Gebäude nur einen schlechten Komfort bieten, wenn sie nicht richtig installiert oder betrieben wird.
Jens Nørgaard, Grundfos, Dänemark
Eine zentrale Kaltwasseranlage besteht in der Regel aus den folgenden Teilsystemen, die einzelne Wärmeübertragungskreise mit zirkulierendem Wasser darstellen:
• Der Kältekreis besteht aus einem Kühler, in dem ein Kältemittel seinen Zustand in verschiedenen Phasen ändert, um Wärme vom Verdampfer bzw. Verflüssiger aufzunehmen oder abzuführen.
• Der Wärmeabfuhrkreis besteht aus Kühltürmen, Kondensatpumpen und Wasseraufbereitungsanlagen. Dieser Kreis wird verwendet, um die Wärme vom heißen Kältemittel an die Luft abzuführen. Dies kann entweder über Kühlkörper (bei luftgekühlten Anlagen) oder über Kühltürme erfolgen, bei denen Wasser die Wärme aus der Verflüssigerschlange aufnimmt und an die Umgebung abgibt.
• Im Primärkreis kümmert sich die Primärpumpe hauptsächlich um die Zirkulation des Kaltwassers innerhalb des Produktionskreises.
• Der Sekundärkreis besteht aus Umwälzpumpen, die das Kaltwasser vom Kühler zu den verschiedenen Verteileranlagen wie Gebläsekonvektoren, Deckenkühlern, Klimageräten oder Strahlungskühlern transportieren.
• Der Mischkreis dient hauptsächlich dazu, Durchfluss- und Rücklaufwasser zu vermischen, um die erforderliche Temperatur zu erreichen. Dies ist besonders wichtig, wenn die Anlage Deckenstrahlsysteme/ Fußbodenheizungen, Kühlbalken usw. umfasst, bei denen Kondensation ein Problem darstellt.
• Der Regelkreis verknüpft das gesamte System, um sicherzustellen, dass es wie vorgesehen funktioniert. Alle Teilsysteme, einschließlich Kühler, Pumpen, Kühltürmen, Gebläsekonvektoren, Kühlturmlüfter und Wasseraufbereitungsanlagen, sind in ein einziges System integriert, wodurch eine einfache Überwachung und Regelung möglich ist.
In den üblichen Kaltwasseranlagen wird Kaltwasser von einer einfachen, direkten Primärpumpenanlage geliefert. Das Kaltwasser wird dabei mit einem konstanten Durchfluss gefördert, der unabhängig von der Kühllast ist. Bei Teillastbedingungen, die die meiste Zeit auftreten, werden Dreiwege-Regelventile an Kühlschlangen eingesetzt, um das Kaltwasser umzuleiten und zurück in die Rücklaufleitung zu speisen. Das Kaltwasser vermischt sich mit dem Rücklaufwasser der Kühlschlangen, was zu einer niedrigeren Rücklauftemperatur des Kaltwassers in der Anlage führt. Diese niedrigere Rücklauftemperatur reduziert die Temperaturdifferenz (ΔT) zwischen den Kühlern.
Dieses Verfahren zur Kaltwasserförderung führt zu einer erheblichen Energieverschwendung und zu einem Leistungsverlust der Hauptkühlanlage, der durch die niedrige ΔT verursacht wird.
Kühler regeln nur die Auslasstemperatur der Verdampferschlangen . Die Leistung der Kühlschlange beeinflusst dagegen die Temperatur des Kaltwassers, das in den Technikraum zurückkehrt. Dies wirkt sich wiederum erheblich auf die ΔT der Anlage aus.
Eine niedrige ΔT hat die Auswirkungen, dass z. B. die Leistung von 1,5 MW einer Kaltwasseranlage bei einer Auslegungs-ΔT von 6 K beträgt. Wenn in der Anlage eine niedrige ΔT auftritt, wird die Kälteleistung drastisch verringert. Liegt die tatsächliche ΔT bei lediglich 2 K, wird die Kälteleistung der Anlage um zwei Drittel reduziert. Die Leistung beträgt dann nur 0,5 MW.
Jens Nørgaard, Grundfos, Dänemark